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基于AD9833和AT89S52的幅值连续可调波形发生器

摘要:利用惝S52单片机的智能控制功能,实现对可缟程波形发生器AD9833、串行DACTLC5615控制.产生不同频率的三角波、正弦波和矩形渡。波彤和频率可以通过独立按键进行选择和调整,并通过LCD显示出信号的类型和频率。Proteus软件仿真实现幅值连续可调。

0引言
    目前有关A谓9S52…和AD9833”’的波形发生器的设计已有不少成功的案例,但是基本都是幅值不连续可调的”’。文中介绍一种基于A鸭9s52和AD9833幅值连续可调的波形发生器的设计方案。
1波形发生器原理设计
1.1波形发生器系统设计
    该系统中A偶9s52控制AD9833输出所需要的波形和频率,输出的信号经LTCl560一lH’滤波后输入到模拟乘法器AD633”’,AD633和数模转换器TLC5615”’组成幅值放大器:波形、频率和幅值由键盘输入,LCD显示输出的波形和频率。原理图如图1所示。
1.2硬件电路设计
1 2.1波形产生模块
   设计中,A189S52工作在模式0。根据AI~33的工作时序,当数据传输到AD9833时,P3.0置低电平,AT89S52以8 bit字节的j式传输数据,所以每次传输只需要SCLK的下降沿。要把数据写,AD9833,第一个8 bit数据传输完毕后P3 0依然要保持低电平,接着初始化下一个字节的写操作,第二个写操作结束后.P3 0被提高电平。在两次写操作的过程中,SCLK须保持高电平。AT89S.5选用12 M№的石英晶振,AD9833选择25 MHz的有源晶振。
1 2 2滤波模块
    AD9833产生的信号直接由内部的DAC输出,芯片内部j含滤波器,需要在其输出端接一个低通滤波器。在设计中使用低噪声低通椭圆滤波器LTCl560—1,选择LTCl560—1的截频率为1 MHz.
1.2 3幅值调节模块
    由于AD9833输出信号的峰峰值的典型值为0.6 V,而且尚单极性的,不能满足设计要求,所以在模块要实现单极性波开转换为双极性波形和幅值放大两项功能。设计中要求实现啦值的连续可调,并且要实现波形单极性到双极性的转换,需宝具有差分输入功能的幅值放大器。故采用数模转换暑TLC5615和模拟乘法器AD633组成幅值调节电路。其中幅促调节电路如图3所示。
 独立式按键由P3 3一P3.6口驱动,矩阵键盘由P2口驱『。KEYl为功能切换键;KEY2为波形选择;KEY3为加减频|的步进值;KEY4为退出键。首先按KEYl键,激活波形类型;择功能,按KEY2可选择输出波形的类型,可输出正弦波汕)、方波(Pul)、三角波(佰);然后再按KEYl键,激活步进I得调整功能,此时按KEY3可选择输出频率的步进值,共有Hz.10 Hz.100 Hz,l kHz,10 kHz,100 kHz,l MHz 7种。最后;KEYl键切换到输出频率值调整,按KEY3即可按上面设置陟进值对输出频率进行调整。4 x4键盘的s0~S9分别代表一2’.即按下S9键输入到.rI~5615的二进制数为D0 0000 00,此时TIJ(~5615的输出由式(2)可得k。。:2.5 V,0一S15键代表一些常用幅值,具体参见表l。如果要输出键.不能实现的幅值,只需修改程序中的一个数字即可实现。
1.2.5显示模块
  显示屏使用16×2的SMCl602C…液晶模块。AT89S52的P1.0口驱动SMCl602C的使能端E;PI l口驱动SMCl602C的垂写控制端R/w;P1.2口驱动SMCl602C的寄存器选择端RS;Po口驱动液晶模块的DB0~DB7。在系统中.设定显示屏的第一行显示波形种类和步进值,第二行显示输出频率。
1.2 6供电方案
    系统采用+5 v供电,其他电压由+5 V转换而来。
2软件设计
    该系统中软件设计主要包括主程序和波形发生模块、幅值调节模块、输入模块、显示模块子程序,所有程序均用c语言在Keil uVision4中编写、调试”曲0。主程序流程图如图5所示。
    波形发生模块程序完成AD9833初始化、写数据和输出;幅值调节模块程序完成TL,C5615取值转换;输入模块程序包括独立按键子程序和矩阵键盘扫描子程序,独立按键子程序完成波形、频率'频率步进选择,矩阵键盘扫描子程序实现键盘扫描功能并传送数值到TLC5615;显示模块子程序完成对LcD的初始化和显示输出。
3试验结果
    (1)波形发生及滤波和独立按键部分搭建电路实现,用示波器可观测到波形良好的正弦波、方波和三角波,液晶显示器和按键控制能实现预期功能。试验结果如图6所示,左侧为用示波器观察的波形,右侧为对应的液晶显示。
    (2)用仿真软件Proteus”“仿真幅值调节电路,仿真电路如图7所示。对AD633的x1引脚加载幅值为O.3 V的正弦波以模拟实际电路中的输人信号,当按下s9键时电压表测到圈6波彩和频率控制电路试验结果_rLc5615的输出为2.5 V。AD633JN的输出在一5 .33一+5 .33 V之间变化.幅值调节电路实现了预期功能。
4结束语
    设计了一种基于AB9s52和AD9833的频率、波形及幅值可调的波形发生器,用数模转换器TIJ:5615和模拟乘法嚣AD633实现幅值的连续可调。同时用搭建电路和软件仿真相结合的方法,验证了设计方案的可行性,为幅值连续可调节的波形发生器的设计提供参考。该设计方法已用于电磁感应加热器的研制中。

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